Cosmos' Language
4- #انتقال_به_سرخ_گرانشی: همان طور که در پست #اثر_داپلر دیدید، با دور شدن چشمه گسیل کننده موج از ناظر، طول موج منبسط میشد و رنگ نور به سرخ میل میکرد. برعکس با نزدیک شدن چشمه گسیل کننده موج به ناظر، طول موج منقبض میشد و رنگ نور به آبی میل میکرد. اما علاوه…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Cosmos' Language
4- #انتقال_به_سرخ_گرانشی: همان طور که در پست #اثر_داپلر دیدید، با دور شدن چشمه گسیل کننده موج از ناظر، طول موج منبسط میشد و رنگ نور به سرخ میل میکرد. برعکس با نزدیک شدن چشمه گسیل کننده موج به ناظر، طول موج منقبض میشد و رنگ نور به آبی میل میکرد. اما علاوه…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Cosmos' Language
4- #انتقال_به_سرخ_گرانشی: همان طور که در پست #اثر_داپلر دیدید، با دور شدن چشمه گسیل کننده موج از ناظر، طول موج منبسط میشد و رنگ نور به سرخ میل میکرد. برعکس با نزدیک شدن چشمه گسیل کننده موج به ناظر، طول موج منقبض میشد و رنگ نور به آبی میل میکرد. اما علاوه…
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Cosmos' Language
نظریه #نسبیت قسمت پنجم: #نسبیت_عام پس از اینکه #انیشتین نظریه #نسبیت_خاص که شرحی فراگیر از رفتار #نور بود و به #الکتریسیته و #مغناطیس گسترش یافت را ارائه کرد و درک جوامع علمی نسبت به جهان را تغییر داد، دیگر ایدههایی مانند سفر در زمان تخیل تلقی نمیشدند…
نظریه #نسبیت
قسمت هفتم: #نسبیت_عام و #کرمچاله
پس از ارائه نظریه نسبیت عام، کار ریاضیدانان شروع شد! نسبیت عام بر خلاف مفهوم سادهاش، پیچیدگیهای ریاضی بسیاری دارد. #انیشتین میگوید: «از وقتی ریاضیدانان شروع به بالا رفتن از سر و کول نظریه نسبیت کردهاند، دیگر خودم هم از آن سر در نمیآورم!» برای حل معادلات انیشتین، راههای زیادی وجود دارد. بعضی از این راهها، بر وجود پدیدههایی دلالت دارد که بسیار عجیب هستند. انیشتین متوجه چیز عجیبی در معادلات نسبیت عام خود شده بود. چیزی که میتوانست چگالی و گرانش بینهایت داشته باشد! به عقیده انیشتین چنین چیزی نمیتوانست تشکیل شود و در جهان به عنوان یک جسم حقیقی وجود داشته باشد. انیشتین معتقد بود باید مکانیزمی در طبیعت وجود داشته باشد که از شکلگیری این اجسام جلوگیری کند. اما امروز میدانیم که انیشتین اشتباه میکرد و مکانیزمی برای جلوگیری از تشکیل این اجسام وجود ندارد؛ زیرا هم اکنون هزاران مورد از این اجسام را در داخل و خارج از کهکشانمان یافتهایم! این اجسام "سیاهچاله"ها هستند (تصویر شماره 1 و فیلم سیاهچاله). پست کامل در مورد چگونگی شکل گیری سیاهچاله در بین پستهای قبلی کانال وجود دارد. اما به طور کلی سیاهچاله جسمی در فضاست که چگالی بینهایت و گرانش بینهایت دارد. مرکز یک سیاهچاله، نقطهای به نام #Singularity (#تکینگی) است که به دلیل پدیده اتساع زمان گرانشی، زمان در نقطه تکینگی مطلقاً وجود ندارد و اصلاً نمیگذرد. تکینگی نقطهای از فضا با طول، عرض و ارتفاع صفر (به گفته دانشمندان نظریه نسبیت، مطلقاً صفر و به گفته دانشمندان نظریه کوانتوم، عدد بسیار کوچک و نزدیک به صفر) که تمام جرم سیاهچاله در آن نقطه متمرکز شده است و باعث ایجاد چگالی بینهایت و در نتیجه گرانش بینهایت میشود. کرهای به مرکز تکینگی به نام #Event_Horizon (#افق_رویداد) وجود دارد که شعاع آن برابر با فاصلهای از تکینگی است که در آن فاصله سرعت مورد نیاز یرای فرار از گرانش، برابر با سرعت نور است (تصویر شماره 2 و 3). یعنی برای فرار از گرانش سیاهچاله، در بیرون از افق رویداد به سرعتی کمتر از نور، دقیقاً روی مرز افق رویداد به سرعتی برابر با نور و در درون افق رویداد به سرعتی بیشتر از نور نیاز داریم. از آنجا که پس از رد شدن از افق رویداد دیگر سرعت نور نیز برای فرار از گرانش کافی نیست، پس هیچ چیز حتی خود نور نیز نمیتواند از درون افق رویداد به بیرون بازگردد. از نظر تئوری، هر چیزی میتواند تبدیل به سیاهچاله شود. فقط کافیست که جرم آن را ثابت نگه داریم و حجمش را کم کنیم. یعنی با فشرده کردن جرم هر چیزی در فضایی کوچک، میتوان آن را تبدیل به یک سیاهچاله کرد. اولین بار شخصی به نام #شوارتزشیلد کشف کرد که هر جسمی دارای شعاعی است که اگر تمام جرم آن جسم را درون آن شعاع فشرده کنیم، جسم تبدیل به سیاهچاله میشود. به این شعاع، #شعاع_شوارتزشیلد میگویند (تصویر شماره 4).
اما ریاضیات نسبیت عام به ما میگوید که چیز عجیب دیگری نیز باید وجود داشته باشد. چیزی که بدون آن، مفهوم سیاهچاله به نوعی ناقص است. چیزی که هنوز به طور تجربی مشاهده نشده است. چیزی به نام #سفید_چاله. سفید چاله دقیقاً برعکس سیاهچاله عمل میکند. سفید چاله دافعه گرانشی شدیدی دارد و دارای تکینگی و افق رویداد است. هیچ چیز نمیتواند از افق رویداد سیاهچاله بیرون بیاید اما افق رویداد سفید چاله کاملاً برعکس است. هیچ چیز نمیتواند وارد آن شود! سفید چالهها فقط یک راه حل ریاضی هستند و ممکن است اصلاً وجود فیزیکی نداشته باشند، اما اگر سفید چالهها واقعاً وجود داشته باشند، انتظار میرود که تکینگی هر سفید چالهای، به تکینگی یک سیاهچاله متصل باشد (تصویر شماره 5) و هر چیزی که سیاهچاله به درون خود میکشد، از سفید چاله به بیرون پرتاب شود. وجود سفید چاله و رابطه بین آن با سیاهچاله، اولین بار به طور مشترک توسط آلبرت #انیشتین و ناتان #روزن از معادلات استخراج شد. به رابطه میان سیاهچاله و سفید چاله (یعنی بلعیده شدن ماده توسط سیاهچاله و بیرون ریخته شدن آن توسط سفیدچاله) "#کرمچاله" یا "پل انیشتین-روزن" گفته میشود (تصویر شماره 6)
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
قسمت هفتم: #نسبیت_عام و #کرمچاله
پس از ارائه نظریه نسبیت عام، کار ریاضیدانان شروع شد! نسبیت عام بر خلاف مفهوم سادهاش، پیچیدگیهای ریاضی بسیاری دارد. #انیشتین میگوید: «از وقتی ریاضیدانان شروع به بالا رفتن از سر و کول نظریه نسبیت کردهاند، دیگر خودم هم از آن سر در نمیآورم!» برای حل معادلات انیشتین، راههای زیادی وجود دارد. بعضی از این راهها، بر وجود پدیدههایی دلالت دارد که بسیار عجیب هستند. انیشتین متوجه چیز عجیبی در معادلات نسبیت عام خود شده بود. چیزی که میتوانست چگالی و گرانش بینهایت داشته باشد! به عقیده انیشتین چنین چیزی نمیتوانست تشکیل شود و در جهان به عنوان یک جسم حقیقی وجود داشته باشد. انیشتین معتقد بود باید مکانیزمی در طبیعت وجود داشته باشد که از شکلگیری این اجسام جلوگیری کند. اما امروز میدانیم که انیشتین اشتباه میکرد و مکانیزمی برای جلوگیری از تشکیل این اجسام وجود ندارد؛ زیرا هم اکنون هزاران مورد از این اجسام را در داخل و خارج از کهکشانمان یافتهایم! این اجسام "سیاهچاله"ها هستند (تصویر شماره 1 و فیلم سیاهچاله). پست کامل در مورد چگونگی شکل گیری سیاهچاله در بین پستهای قبلی کانال وجود دارد. اما به طور کلی سیاهچاله جسمی در فضاست که چگالی بینهایت و گرانش بینهایت دارد. مرکز یک سیاهچاله، نقطهای به نام #Singularity (#تکینگی) است که به دلیل پدیده اتساع زمان گرانشی، زمان در نقطه تکینگی مطلقاً وجود ندارد و اصلاً نمیگذرد. تکینگی نقطهای از فضا با طول، عرض و ارتفاع صفر (به گفته دانشمندان نظریه نسبیت، مطلقاً صفر و به گفته دانشمندان نظریه کوانتوم، عدد بسیار کوچک و نزدیک به صفر) که تمام جرم سیاهچاله در آن نقطه متمرکز شده است و باعث ایجاد چگالی بینهایت و در نتیجه گرانش بینهایت میشود. کرهای به مرکز تکینگی به نام #Event_Horizon (#افق_رویداد) وجود دارد که شعاع آن برابر با فاصلهای از تکینگی است که در آن فاصله سرعت مورد نیاز یرای فرار از گرانش، برابر با سرعت نور است (تصویر شماره 2 و 3). یعنی برای فرار از گرانش سیاهچاله، در بیرون از افق رویداد به سرعتی کمتر از نور، دقیقاً روی مرز افق رویداد به سرعتی برابر با نور و در درون افق رویداد به سرعتی بیشتر از نور نیاز داریم. از آنجا که پس از رد شدن از افق رویداد دیگر سرعت نور نیز برای فرار از گرانش کافی نیست، پس هیچ چیز حتی خود نور نیز نمیتواند از درون افق رویداد به بیرون بازگردد. از نظر تئوری، هر چیزی میتواند تبدیل به سیاهچاله شود. فقط کافیست که جرم آن را ثابت نگه داریم و حجمش را کم کنیم. یعنی با فشرده کردن جرم هر چیزی در فضایی کوچک، میتوان آن را تبدیل به یک سیاهچاله کرد. اولین بار شخصی به نام #شوارتزشیلد کشف کرد که هر جسمی دارای شعاعی است که اگر تمام جرم آن جسم را درون آن شعاع فشرده کنیم، جسم تبدیل به سیاهچاله میشود. به این شعاع، #شعاع_شوارتزشیلد میگویند (تصویر شماره 4).
اما ریاضیات نسبیت عام به ما میگوید که چیز عجیب دیگری نیز باید وجود داشته باشد. چیزی که بدون آن، مفهوم سیاهچاله به نوعی ناقص است. چیزی که هنوز به طور تجربی مشاهده نشده است. چیزی به نام #سفید_چاله. سفید چاله دقیقاً برعکس سیاهچاله عمل میکند. سفید چاله دافعه گرانشی شدیدی دارد و دارای تکینگی و افق رویداد است. هیچ چیز نمیتواند از افق رویداد سیاهچاله بیرون بیاید اما افق رویداد سفید چاله کاملاً برعکس است. هیچ چیز نمیتواند وارد آن شود! سفید چالهها فقط یک راه حل ریاضی هستند و ممکن است اصلاً وجود فیزیکی نداشته باشند، اما اگر سفید چالهها واقعاً وجود داشته باشند، انتظار میرود که تکینگی هر سفید چالهای، به تکینگی یک سیاهچاله متصل باشد (تصویر شماره 5) و هر چیزی که سیاهچاله به درون خود میکشد، از سفید چاله به بیرون پرتاب شود. وجود سفید چاله و رابطه بین آن با سیاهچاله، اولین بار به طور مشترک توسط آلبرت #انیشتین و ناتان #روزن از معادلات استخراج شد. به رابطه میان سیاهچاله و سفید چاله (یعنی بلعیده شدن ماده توسط سیاهچاله و بیرون ریخته شدن آن توسط سفیدچاله) "#کرمچاله" یا "پل انیشتین-روزن" گفته میشود (تصویر شماره 6)
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
Cosmos' Language
نظریه #نسبیت قسمت هفتم: #نسبیت_عام و #کرمچاله پس از ارائه نظریه نسبیت عام، کار ریاضیدانان شروع شد! نسبیت عام بر خلاف مفهوم سادهاش، پیچیدگیهای ریاضی بسیاری دارد. #انیشتین میگوید: «از وقتی ریاضیدانان شروع به بالا رفتن از سر و کول نظریه نسبیت کردهاند،…
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
Cosmos' Language
نظریه #نسبیت قسمت هفتم: #نسبیت_عام و #کرمچاله پس از ارائه نظریه نسبیت عام، کار ریاضیدانان شروع شد! نسبیت عام بر خلاف مفهوم سادهاش، پیچیدگیهای ریاضی بسیاری دارد. #انیشتین میگوید: «از وقتی ریاضیدانان شروع به بالا رفتن از سر و کول نظریه نسبیت کردهاند،…
نظریه #نسبیت
قسمت هشتم: #کرمچاله
از نظر تئوری، کرمچالهها تونلی در فضا-زمان هستند که با خم کردن فضا-زمان، امکان سفر در مکان و زمان را محیا میکنند. اما در واقعیت کمی پیچیدهتر از این است. اگر پس از باز شدن یک کرمچاله کوچکترین مادهای حتی یک تک ذره بنیادی وارد آن شود، بلافاصله کرمچاله از بین میرود و این مشکلی بزرگ برای سفر از طریق کرمچاله است. برای باز نگه داشتن کرمچاله و جلوگیری از فروپاشی آن انرژی بسیار زیادی نیاز است تا یک جسم بتواند سالم و سلامت از داخل آن رد شود و کرمچاله دچار فروپاشی نشود. علاوه بر اینکه مقدار بسیار زیادی انرژی برای این کار لازم است، نوع این انرژی نیز متفاوت است. انرژی معمولی نمیتواند کرمچاله را باز نگه دارد و برای این کار نیاز به انرژی منفی داریم. این نوع انرژی از نظر تئوری وجود دارد اما تا تولید آن راه درازی در پیش است. اما اخیراً دکتر "لوک بوچر" از دانشگاه کمبریج، نظریهای را مطرح کرده است که میگوید اگر کرمچالهای بسیار طولانیتر از ضخامتش باشد، انرژی پایهای خلأ که به "انرژی کازیمیر" معروف است میتواند طول عمر کرمچاله را بسیار بیشتر از حد طبیعی آن کند. اما باز هم طول عمرشان آنقدر بالا نمیرود که شخصی یا مادهای بتواند از درون آن رد شود و تنها میتوان پالسهای الکترومغناطیسی را از درون آنها منتقل کرد.
"#کف_کوانتومی" یکی از اثرات #گرانش_کوانتومی است که تنها در مقیاسهای طولی بسیار کوچک از مرتبه #طول_پلانک خود را نشان میدهد (تصویر شماره 1). این کف شبکهای فرضی از کرمچالههایی است که مدام به وجود میآیند و از بین میروند و قوانین حاکم بر آنها، قوانین گرانش کوانتومی است که درک ما از آن تقریباً صفر است! این کف ماهیتی احتمالاتی دارد، یعنی در هر لحظهای احتمال مشخصی وجود دارد که این کف شکل مشخصی داشته باشد و احتمال دیگری است که در همان لحظه شکل و فرم دیگری داشته باشد و این احتمالها مدام در تغییر هستند و این کف واقعا کوچک است؛ طول معمول برای کرمچالهای در این مجموعه آن چیزی است که از آن به نام "طول پلانک" یاد میشود یعنی معادل یک صدم یک میلیاردم یک میلیاردم هستهی یک اتم! امیدواریم بتوانیم راهی بیابیم تا این کرمچالههای کوانتومی را رشد دهیم تا به اندازهای در بیایند که یک انسان یا حتی یک سفینه بتواند از آن عبور کند. کرمچالهها علاوه بر اینکه با ایجاد خمیدگی در فضا-زمان باعث از بین رفتن فاصله بین دو نقطه A و B میشوند (حتی اگر A و B میلیاردها سال نوری از هم دور باشند) و امکان سفر بین دو نقطه دلخواه از فضا را در کسری از ثانیه فراهم میکنند، امکان انجام #سفر_در_زمان نیز دارند. پس اگر روزی بشر بتواند راهی برای تولید و باز نگه داشتن کرمچالهها پیدا کند میتواند در کسری از ثانیه به هر مکانی در جهان یا هر زمانی از عمر کیهان سفر کند (البته در مورد سفر به کذشته، به علت تناقضهای ذاتی و پیچیدگیهای خاص، بین دانشمندان بحثهای بر سر امکان یا عدم امکان آن وجود دارد). اما کاربرد کرمچالهها فقط محدود به جهان خودمان نمیشود! از طریق کرمچالهها میتوان حتی به جهانهای دیگر نیز تونل زد و در صورتی که جهانمان غیر قابل سکونت شود، میتوانیم با استفاده از کرمچاله به جهان دیگری مهاجرت کنیم (سکانس عبور از کرمچاله فیلم #Interstellar).
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
قسمت هشتم: #کرمچاله
از نظر تئوری، کرمچالهها تونلی در فضا-زمان هستند که با خم کردن فضا-زمان، امکان سفر در مکان و زمان را محیا میکنند. اما در واقعیت کمی پیچیدهتر از این است. اگر پس از باز شدن یک کرمچاله کوچکترین مادهای حتی یک تک ذره بنیادی وارد آن شود، بلافاصله کرمچاله از بین میرود و این مشکلی بزرگ برای سفر از طریق کرمچاله است. برای باز نگه داشتن کرمچاله و جلوگیری از فروپاشی آن انرژی بسیار زیادی نیاز است تا یک جسم بتواند سالم و سلامت از داخل آن رد شود و کرمچاله دچار فروپاشی نشود. علاوه بر اینکه مقدار بسیار زیادی انرژی برای این کار لازم است، نوع این انرژی نیز متفاوت است. انرژی معمولی نمیتواند کرمچاله را باز نگه دارد و برای این کار نیاز به انرژی منفی داریم. این نوع انرژی از نظر تئوری وجود دارد اما تا تولید آن راه درازی در پیش است. اما اخیراً دکتر "لوک بوچر" از دانشگاه کمبریج، نظریهای را مطرح کرده است که میگوید اگر کرمچالهای بسیار طولانیتر از ضخامتش باشد، انرژی پایهای خلأ که به "انرژی کازیمیر" معروف است میتواند طول عمر کرمچاله را بسیار بیشتر از حد طبیعی آن کند. اما باز هم طول عمرشان آنقدر بالا نمیرود که شخصی یا مادهای بتواند از درون آن رد شود و تنها میتوان پالسهای الکترومغناطیسی را از درون آنها منتقل کرد.
"#کف_کوانتومی" یکی از اثرات #گرانش_کوانتومی است که تنها در مقیاسهای طولی بسیار کوچک از مرتبه #طول_پلانک خود را نشان میدهد (تصویر شماره 1). این کف شبکهای فرضی از کرمچالههایی است که مدام به وجود میآیند و از بین میروند و قوانین حاکم بر آنها، قوانین گرانش کوانتومی است که درک ما از آن تقریباً صفر است! این کف ماهیتی احتمالاتی دارد، یعنی در هر لحظهای احتمال مشخصی وجود دارد که این کف شکل مشخصی داشته باشد و احتمال دیگری است که در همان لحظه شکل و فرم دیگری داشته باشد و این احتمالها مدام در تغییر هستند و این کف واقعا کوچک است؛ طول معمول برای کرمچالهای در این مجموعه آن چیزی است که از آن به نام "طول پلانک" یاد میشود یعنی معادل یک صدم یک میلیاردم یک میلیاردم هستهی یک اتم! امیدواریم بتوانیم راهی بیابیم تا این کرمچالههای کوانتومی را رشد دهیم تا به اندازهای در بیایند که یک انسان یا حتی یک سفینه بتواند از آن عبور کند. کرمچالهها علاوه بر اینکه با ایجاد خمیدگی در فضا-زمان باعث از بین رفتن فاصله بین دو نقطه A و B میشوند (حتی اگر A و B میلیاردها سال نوری از هم دور باشند) و امکان سفر بین دو نقطه دلخواه از فضا را در کسری از ثانیه فراهم میکنند، امکان انجام #سفر_در_زمان نیز دارند. پس اگر روزی بشر بتواند راهی برای تولید و باز نگه داشتن کرمچالهها پیدا کند میتواند در کسری از ثانیه به هر مکانی در جهان یا هر زمانی از عمر کیهان سفر کند (البته در مورد سفر به کذشته، به علت تناقضهای ذاتی و پیچیدگیهای خاص، بین دانشمندان بحثهای بر سر امکان یا عدم امکان آن وجود دارد). اما کاربرد کرمچالهها فقط محدود به جهان خودمان نمیشود! از طریق کرمچالهها میتوان حتی به جهانهای دیگر نیز تونل زد و در صورتی که جهانمان غیر قابل سکونت شود، میتوانیم با استفاده از کرمچاله به جهان دیگری مهاجرت کنیم (سکانس عبور از کرمچاله فیلم #Interstellar).
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
Cosmos' Language
نظریه #نسبیت قسمت هشتم: #کرمچاله از نظر تئوری، کرمچالهها تونلی در فضا-زمان هستند که با خم کردن فضا-زمان، امکان سفر در مکان و زمان را محیا میکنند. اما در واقعیت کمی پیچیدهتر از این است. اگر پس از باز شدن یک کرمچاله کوچکترین مادهای حتی یک تک ذره بنیادی…
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
سکانس عبور از کرمچاله فیلم #Interstellar
کلمه "کرمچاله" توی زیرنویس به اشتباه "سیاهچاله" ترجمه شده.
@Cosmos_language
کلمه "کرمچاله" توی زیرنویس به اشتباه "سیاهچاله" ترجمه شده.
@Cosmos_language
Cosmos' Language
نظریه #نسبیت قسمت پنجم: #نسبیت_عام پس از اینکه #انیشتین نظریه #نسبیت_خاص که شرحی فراگیر از رفتار #نور بود و به #الکتریسیته و #مغناطیس گسترش یافت را ارائه کرد و درک جوامع علمی نسبت به جهان را تغییر داد، دیگر ایدههایی مانند سفر در زمان تخیل تلقی نمیشدند…
نظریه #نسبیت
قسمت نهم: چطور اندازه #کیهان میتواند بیشتر از سنش باشد؟
در حال حاضر نظریه مورد قبول در بین دانشمندان در مورد شروع جهان، نظریه بیگ بنگ است. طبق این نظریه، جهان با یک انفجار بزرگ شروع شد و این انفجار باعث انبساط جهان و افزایش مداوم حجم آن شده است؛ وقتی یک بمب درون یک اتاق منفجر میشود، موج انفجار در یک نقطه کوچک که دقیقاً خود ماده منفجره است ایجاد شده و مدام بزرگتر و بزرگتر میشود و وقتی به دیوارهای اتاق میرسد، نیرویی رو به بیرون به دیوارها وارد میکند و دیوارهای اتاق را به سمت خارج هل میدهد تا جایی که دیوارها متلاشی شده و مصالح، به سمت بیرون پرتاب میشوند یعنی از مرکز انفجار گریز میکنند. این یعنی اتاق منبسط میشود. همان کاری که بمب با اتاق میکند، بیگ بنگ با جهان کرده است اما با این تفاوت که بمب فقط عامل انبساط اتاق است و سازنده اتاق نیست؛ ولی بیگ بنگ هم عامل انبساط جهان و هم سازنده جهان (خود فضا و زمان) است. بیگ بنگ پس از تولید فضا-زمان، باعث انبساط مداوم آن شد و به این ترتیب با گذشت زمان، فضا مدام بزرگ و بزرگتر شده و فاصله بین اجرام کیهانی بیشتر و بیشتر میشود. وقتی روی یک بادکنک خالی دو نقطه بکشید و بعد شروع به باد کردن بادکنک کنید، به وضوح میبینید که فاصله آن دو نقطه با باد شدن بادکنک بیشتر و بیشتر میشود. اما میدانیم که نقاط روی بادکنک حرکت نمیکنند و دلیل افزایش فاصله بین آنها کش آمدن پوسته بادکنک است که باعث میشود فاصله بین دو نقطه، منبسط شده و نقاط از هم دور شوند.
اجرام کیهانی از یکدیگر دورتر و دورتر میشوند؛ ولی بر خلاف تصور عموم، این اجرام نیستند که در حال حرکتند، بلکه درست مانند مثال بادکنک، این فضای بین اجرام است که دائماً در حال منبسط شدن میباشد و باعث میشود فاصله بین دو جرم مدام بیشتر و بیشتر شود. طبق نظریه نسبیت، حداکثر سرعت در این جهان، سرعت نور است. یعنی هیچ چیزی نمیتواند سریعتر از نور حرکت کند. از بیگ بنگ، حدود 13.8 میلیارد سال میگذرد و با توجه به اینکه سرعت نور حداکثر سرعت حرکت است، قطر کیهان باید 13.8 میلیارد سال نوری و یا کمتر باشد.
جهان ما حدود 25 میلیارد گروه کهکشانی، 350 میلیارد کهکشان بزرگ، 7 تریلیون کهکشان کوتوله و 30 میلیارد تریلیون ستاره دارد! اگر این مقدار ماده در قطری به اندازه 13.8 میلیارد سال نوری قرار بگیرند، تراکم جرم خیلی زیاد میشود و جهان بسیار فشرده به نظر میرسد. ولی با وجود اینکه طبق نسبیت، حداکثر سرعت در این جهان برابر با سرعت نور است، جهان در مدت 13.8 میلیارد سال، 93 میلیارد سال نوری منبسط شده و این یعنی سرعت انبساط جهان بیشتر از سرعت نور بوده! آیا دانشمندان در تخمین قطر کیهان اشتباه کردهاند؟
خطای اندازهگیری همیشه و همه جا وجود دارد اما 13.8 میلیارد سال نوری تا 93 میلیارد سال نوری، فاصله بسیار زیادی دارد و غیرممکن است که خطای اندازهگیری در این حد باشد.
حال که میدانیم قطر کیهان بسیار بیشتر از سنش است، آیا بزرگی کیهان میتواند نسبیت را نقض کند؟
خیر. ذرات بنادی سازنده نور (Photon) ذراتی با جرم مطلقاً 0 هستند (پست کامل در مورد ذرات بنیادی، بین پستهای قبلی کانال وجود دارد). فوتونها هیچ گاه شتاب نمیگیرند؛ یعنی در هر نقطه از فضا-زمان، یا فوتونی وجود ندارد و یا اگر وجود داشته باشد، در حال حرکت در خط راست با حداکثر سرعتش است که همان سرعت نور میباشد. در واقع چیزی که باعث میشود نور سریع ترین چیز در جهان باشد، فاقد جرم بودن ذرات سازنده آن است و از آنجا که قدر مطلق جرم هیچ چیز، کمتر از 0 نیست پس هیچ چیزی نمیتواند سریعتر از نور باشد. میتوان نتیجه گرفت که سرعت انبساط کیهان هر چقدر هم بیشتر از سرعت نور باشد، نسبیت نقض نخواهد شد! زیرا بر اساس نسبیت، هیچ جسم «دارای جرمی» نمیتواند سریعتر از نور حرکت کند و با توجه به اینکه در انبساط کیهان، این فضا-زمان (خلأ) است که منبسط میشود و نه یک جسم ساخته شده از ذرات بنیادی (ماده)؛ پس نسبیت مخالفتی با سریعتر از نور منبسط شدن آن ندارد. در نتیجه اندازه کیهان در مدت 13.8 میلیارد سال به 93 میلیارد سال نوری میرسد بدون اینکه نسبیت زیر پا گذاشته شود.
سرعت انبساط جهان، 71.9 کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک است. "کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک" واحدی برای سرعت انبساط کیهان است مانند سانتی متر بر ثانیه بر اینچ برای انبساط یک کش که به طور مداوم در حال کشیده شدن میباشد. وقتی میگوییم این کش با سرعت مثلاً 3 سانتی متر بر ثانیه بر اینچ منبسط میشود، یعنی طی یک ثانیه به هر اینچ از طول کش، 3 سانتی متر اضافه میشود. 71.9 کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک نیز یعنی در هر ثانیه، 71.9 کیلومتر به هر مگاپارسک از جهان اضافه میشود. هر مگاپارسک حدوداً 3.26 میلیون سال نوری است.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
قسمت نهم: چطور اندازه #کیهان میتواند بیشتر از سنش باشد؟
در حال حاضر نظریه مورد قبول در بین دانشمندان در مورد شروع جهان، نظریه بیگ بنگ است. طبق این نظریه، جهان با یک انفجار بزرگ شروع شد و این انفجار باعث انبساط جهان و افزایش مداوم حجم آن شده است؛ وقتی یک بمب درون یک اتاق منفجر میشود، موج انفجار در یک نقطه کوچک که دقیقاً خود ماده منفجره است ایجاد شده و مدام بزرگتر و بزرگتر میشود و وقتی به دیوارهای اتاق میرسد، نیرویی رو به بیرون به دیوارها وارد میکند و دیوارهای اتاق را به سمت خارج هل میدهد تا جایی که دیوارها متلاشی شده و مصالح، به سمت بیرون پرتاب میشوند یعنی از مرکز انفجار گریز میکنند. این یعنی اتاق منبسط میشود. همان کاری که بمب با اتاق میکند، بیگ بنگ با جهان کرده است اما با این تفاوت که بمب فقط عامل انبساط اتاق است و سازنده اتاق نیست؛ ولی بیگ بنگ هم عامل انبساط جهان و هم سازنده جهان (خود فضا و زمان) است. بیگ بنگ پس از تولید فضا-زمان، باعث انبساط مداوم آن شد و به این ترتیب با گذشت زمان، فضا مدام بزرگ و بزرگتر شده و فاصله بین اجرام کیهانی بیشتر و بیشتر میشود. وقتی روی یک بادکنک خالی دو نقطه بکشید و بعد شروع به باد کردن بادکنک کنید، به وضوح میبینید که فاصله آن دو نقطه با باد شدن بادکنک بیشتر و بیشتر میشود. اما میدانیم که نقاط روی بادکنک حرکت نمیکنند و دلیل افزایش فاصله بین آنها کش آمدن پوسته بادکنک است که باعث میشود فاصله بین دو نقطه، منبسط شده و نقاط از هم دور شوند.
اجرام کیهانی از یکدیگر دورتر و دورتر میشوند؛ ولی بر خلاف تصور عموم، این اجرام نیستند که در حال حرکتند، بلکه درست مانند مثال بادکنک، این فضای بین اجرام است که دائماً در حال منبسط شدن میباشد و باعث میشود فاصله بین دو جرم مدام بیشتر و بیشتر شود. طبق نظریه نسبیت، حداکثر سرعت در این جهان، سرعت نور است. یعنی هیچ چیزی نمیتواند سریعتر از نور حرکت کند. از بیگ بنگ، حدود 13.8 میلیارد سال میگذرد و با توجه به اینکه سرعت نور حداکثر سرعت حرکت است، قطر کیهان باید 13.8 میلیارد سال نوری و یا کمتر باشد.
جهان ما حدود 25 میلیارد گروه کهکشانی، 350 میلیارد کهکشان بزرگ، 7 تریلیون کهکشان کوتوله و 30 میلیارد تریلیون ستاره دارد! اگر این مقدار ماده در قطری به اندازه 13.8 میلیارد سال نوری قرار بگیرند، تراکم جرم خیلی زیاد میشود و جهان بسیار فشرده به نظر میرسد. ولی با وجود اینکه طبق نسبیت، حداکثر سرعت در این جهان برابر با سرعت نور است، جهان در مدت 13.8 میلیارد سال، 93 میلیارد سال نوری منبسط شده و این یعنی سرعت انبساط جهان بیشتر از سرعت نور بوده! آیا دانشمندان در تخمین قطر کیهان اشتباه کردهاند؟
خطای اندازهگیری همیشه و همه جا وجود دارد اما 13.8 میلیارد سال نوری تا 93 میلیارد سال نوری، فاصله بسیار زیادی دارد و غیرممکن است که خطای اندازهگیری در این حد باشد.
حال که میدانیم قطر کیهان بسیار بیشتر از سنش است، آیا بزرگی کیهان میتواند نسبیت را نقض کند؟
خیر. ذرات بنادی سازنده نور (Photon) ذراتی با جرم مطلقاً 0 هستند (پست کامل در مورد ذرات بنیادی، بین پستهای قبلی کانال وجود دارد). فوتونها هیچ گاه شتاب نمیگیرند؛ یعنی در هر نقطه از فضا-زمان، یا فوتونی وجود ندارد و یا اگر وجود داشته باشد، در حال حرکت در خط راست با حداکثر سرعتش است که همان سرعت نور میباشد. در واقع چیزی که باعث میشود نور سریع ترین چیز در جهان باشد، فاقد جرم بودن ذرات سازنده آن است و از آنجا که قدر مطلق جرم هیچ چیز، کمتر از 0 نیست پس هیچ چیزی نمیتواند سریعتر از نور باشد. میتوان نتیجه گرفت که سرعت انبساط کیهان هر چقدر هم بیشتر از سرعت نور باشد، نسبیت نقض نخواهد شد! زیرا بر اساس نسبیت، هیچ جسم «دارای جرمی» نمیتواند سریعتر از نور حرکت کند و با توجه به اینکه در انبساط کیهان، این فضا-زمان (خلأ) است که منبسط میشود و نه یک جسم ساخته شده از ذرات بنیادی (ماده)؛ پس نسبیت مخالفتی با سریعتر از نور منبسط شدن آن ندارد. در نتیجه اندازه کیهان در مدت 13.8 میلیارد سال به 93 میلیارد سال نوری میرسد بدون اینکه نسبیت زیر پا گذاشته شود.
سرعت انبساط جهان، 71.9 کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک است. "کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک" واحدی برای سرعت انبساط کیهان است مانند سانتی متر بر ثانیه بر اینچ برای انبساط یک کش که به طور مداوم در حال کشیده شدن میباشد. وقتی میگوییم این کش با سرعت مثلاً 3 سانتی متر بر ثانیه بر اینچ منبسط میشود، یعنی طی یک ثانیه به هر اینچ از طول کش، 3 سانتی متر اضافه میشود. 71.9 کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک نیز یعنی در هر ثانیه، 71.9 کیلومتر به هر مگاپارسک از جهان اضافه میشود. هر مگاپارسک حدوداً 3.26 میلیون سال نوری است.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
Cosmos' Language
@Cosmos_language
#اثر_پروانهای
آیا ممکن است تمامی رویدادهای جهان با یکدیگر در ارتباط باشند؟ مثلاً آیا افتادن برگی از یک درخت چنار در یکی از کوچههای تهران میتواند منجر به وقوع رویدادی در آن سوی جهان شود؟ یا بال زدن یک پروانه در دهکدهای در ژاپن ممکن است سبب وقوع طوفان عظیمی در آمریکا شود؟ بله! پاسخ تمام این پرسشهای حیرتانگیز، مثبت است و علت آن هم پدیدهای است که ریاضیدانان و فیزیکدانان آن را با نام "اثر پروانهای" میشناسند.
اثر پروانهای نام پدیدهای است که به دلیل حساسیت سیستمهای آشوبی، به شرایط اولیه ایجاد میشود. این پدیده به این اشاره میکند که تغییری کوچک در یک سیستم آشوبی مانند جو سیاره زمین (مثلاً بال زدن پروانه) میتواند باعث تغییرات شدید (وقوع طوفان در کشوری دیگر) در آینده شود. ایده اینکه پروانهای میتواند باعث تغییری آشوبی شود نخستین بار در 1952 در داستان کوتاهی به نام "آوای تندر" نوشته "ری بردبری" مطرح شد. عبارت «اثر پروانهای» هم در 1961 در پی مقالهای از "ادوارد لورنتس" به وجود آمد. وی در 139 اُمین اجلاس AAAS در سال 1972 مقالهای با این عنوان ارائه داد: «آیا بال زدن پروانهای در برزیل میتواند باعث ایجاد تندباد در تگزاس شود؟»
لورنتس در پژوهش بر روی مدل ریاضی بسیار سادهای از آب و هوای جو زمین، به معادلهی دیفرانسیل غیر قابل حل رسید. وی برای حل این معادله از روشهای عددی به کمک کامپیوتر بهره گرفت. او برای اینکه بتواند این کار را در روزهای متوالی انجام دهد، نتیجه آخرین خروجی یک روز را به عنوان شرایط اولیه روز بعد وارد میکرد. لورنتس در نهایت مشاهده کرد که نتیجه شبیهسازیهای مختلف «با شرایط اولیه یکسان» با هم «کاملاً متفاوت» است! بررسی خروجی چاپ شده رایانه نشان داده که Royal McBee، رایانهای که لورنتس از آن استفاده می کرد، خروجی را تا 4 رقم اعشار گرد میکند. از آنجایی که محاسبات داخل این رایانه با 6 رقم اعشار صورت می گرفت، از بین رفتن دو رقم آخر باعث چنین تاثیری شده بود. مقدار تغییرات در عمل گردکردن نزدیک به اثر بال زدن یک پروانه است! این واقعیت غیرممکن بودن پیشبینی آب و هوا در دراز مدت را نشان می دهد.
مشاهدات لورنتس باعث پررنگ شدن مبحث نظریه آشوب شد. عبارت عامیانه «اثر پروانهای» در زبان تخصصی نظریه آشوب، «وابستگی حساس به شرایط اولیه» ترجمه می شود. به غیر از آب و هوا، در سیستمهای پویای دیگر نیز حساسیت به شرایط اولیه به چشم میخورد. یک مثال ساده، توپی است که در قله کوهی قرار گرفته و با ضربه بسیار کوچکی شروع به پایین غلطیدن از دامنه کوه میکند. این توپ بسته به اینکه ضربه بسیار کوچک، از چه جهتی زده شده باشد، میتواند به هر کدام از درههای اطراف سقوط کند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language
آیا ممکن است تمامی رویدادهای جهان با یکدیگر در ارتباط باشند؟ مثلاً آیا افتادن برگی از یک درخت چنار در یکی از کوچههای تهران میتواند منجر به وقوع رویدادی در آن سوی جهان شود؟ یا بال زدن یک پروانه در دهکدهای در ژاپن ممکن است سبب وقوع طوفان عظیمی در آمریکا شود؟ بله! پاسخ تمام این پرسشهای حیرتانگیز، مثبت است و علت آن هم پدیدهای است که ریاضیدانان و فیزیکدانان آن را با نام "اثر پروانهای" میشناسند.
اثر پروانهای نام پدیدهای است که به دلیل حساسیت سیستمهای آشوبی، به شرایط اولیه ایجاد میشود. این پدیده به این اشاره میکند که تغییری کوچک در یک سیستم آشوبی مانند جو سیاره زمین (مثلاً بال زدن پروانه) میتواند باعث تغییرات شدید (وقوع طوفان در کشوری دیگر) در آینده شود. ایده اینکه پروانهای میتواند باعث تغییری آشوبی شود نخستین بار در 1952 در داستان کوتاهی به نام "آوای تندر" نوشته "ری بردبری" مطرح شد. عبارت «اثر پروانهای» هم در 1961 در پی مقالهای از "ادوارد لورنتس" به وجود آمد. وی در 139 اُمین اجلاس AAAS در سال 1972 مقالهای با این عنوان ارائه داد: «آیا بال زدن پروانهای در برزیل میتواند باعث ایجاد تندباد در تگزاس شود؟»
لورنتس در پژوهش بر روی مدل ریاضی بسیار سادهای از آب و هوای جو زمین، به معادلهی دیفرانسیل غیر قابل حل رسید. وی برای حل این معادله از روشهای عددی به کمک کامپیوتر بهره گرفت. او برای اینکه بتواند این کار را در روزهای متوالی انجام دهد، نتیجه آخرین خروجی یک روز را به عنوان شرایط اولیه روز بعد وارد میکرد. لورنتس در نهایت مشاهده کرد که نتیجه شبیهسازیهای مختلف «با شرایط اولیه یکسان» با هم «کاملاً متفاوت» است! بررسی خروجی چاپ شده رایانه نشان داده که Royal McBee، رایانهای که لورنتس از آن استفاده می کرد، خروجی را تا 4 رقم اعشار گرد میکند. از آنجایی که محاسبات داخل این رایانه با 6 رقم اعشار صورت می گرفت، از بین رفتن دو رقم آخر باعث چنین تاثیری شده بود. مقدار تغییرات در عمل گردکردن نزدیک به اثر بال زدن یک پروانه است! این واقعیت غیرممکن بودن پیشبینی آب و هوا در دراز مدت را نشان می دهد.
مشاهدات لورنتس باعث پررنگ شدن مبحث نظریه آشوب شد. عبارت عامیانه «اثر پروانهای» در زبان تخصصی نظریه آشوب، «وابستگی حساس به شرایط اولیه» ترجمه می شود. به غیر از آب و هوا، در سیستمهای پویای دیگر نیز حساسیت به شرایط اولیه به چشم میخورد. یک مثال ساده، توپی است که در قله کوهی قرار گرفته و با ضربه بسیار کوچکی شروع به پایین غلطیدن از دامنه کوه میکند. این توپ بسته به اینکه ضربه بسیار کوچک، از چه جهتی زده شده باشد، میتواند به هر کدام از درههای اطراف سقوط کند.
@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language